JP2010028676A - 撮像システムおよび固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
撮像システムおよび固体撮像素子の駆動方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】水平ブランキング期間において、現在の垂直出力線の信号レベルをクランプ容量でクランプする。クランプの終了後、各垂直出力線に接続された列アンプからは、クランプ容量にクランプされた垂直出力線の信号レベルと、現在の垂直出力線の信号レベルとの差分信号が増幅され出力される。列ノイズ取得駆動期間中は、垂直出力線に対して画素を接続しないように制御する。そのため、垂直出力線の信号レベルは変化しない。列ノイズ取得動作期間が終了し水平走査期間が開始されると、1行分の列ノイズ信号が水平走査クロックφHに応じて、出力アンプから列毎に順次出力され、列ノイズ補正回路に入力される。
【選択図】図5
Description
以下、本発明による列ノイズ取得動作について、図1における列回路10、10、…に対して具体例をそれぞれ適用した第1〜第6の実施形態により説明する。なお、以下で説明する列ノイズ取得動作は、特に記載のない限り、1水平期間分の動作である。また、各実施形態において、実際の補正データの取得は、図2を用いて説明したように、列ノイズ取得のための動作を複数回行って取得された列ノイズを列毎に加算平均することで、補正データの精度を高めて行われる。
本発明の第1の実施形態は、列回路群11における列回路10、10、…として列アンプを適用した場合の撮像素子および撮像素子の駆動方法の例である。図3は、本第1の実施形態を適用可能な撮像素子100Aの一例の構成を示す。なお、図3において、上述した図1と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本第2の実施形態は、列回路群11における列回路10、10、…として列アンプおよびノイズ除去回路を適用した場合の撮像素子および撮像素子の駆動方法の例である。図6は、本第2の実施形態を適用可能な撮像素子100Bの一例の構成を示す。なお、図6において、上述した図1および図3と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第3の実施形態による撮像素子および撮像素子の駆動方法の例ついて説明する。本第3の実施形態は、列回路群11における列回路10、10、…として、列アンプおよびノイズ除去回路を適用すると共に、転送容量の出力バッファアンプとしてソースフォロワを備える場合の例である。図9は、本第3の実施形態を適用可能な撮像素子100Cの一例の構成を示す。なお、図9において、上述した図1および図6と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本第4の実施形態は、列回路群11における列回路10、10、…として列アンプおよび列A/D回路を適用した場合の撮像素子および撮像素子の駆動方法の例である。図10は、本第4の実施形態を適用可能な撮像素子100Dの一例の構成を示す。なお、図10において、上述した図1と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第5の実施形態による撮像素子および撮像素子の駆動方法の例ついて説明する。本第5の実施形態は、上述の第1の実施形態で説明した撮像素子100Aを用い、列ノイズ取得のための駆動方法が異なる例である。なお、本第5の実施形態において、画素50、50、…から通常読み出しで電荷を読み出す駆動タイミングは、図4を用いて説明した、第1の実施形態における通常読み出しの駆動タイミングと同一であるので、ここでの説明を省略する。
次に、本発明の第6の実施形態による撮像素子および撮像素子の駆動方法の例ついて説明する。図14は、本第6の実施形態を適用可能な撮像素子100Eの一例の構成を示す。なお、図14において、上述した図6と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明の実施の第7の形態について説明する。本第7の実施形態は、上述の各実施形態による撮像素子100A〜100Eおよび各撮像装置の駆動方法を、撮像装置に適用した例である。図17は、本発明の第7の実施形態に適用可能な撮像装置300の一例の構成を示す。なお、以下では、特に記載のない限り、各実施形態による撮像素子100A〜100Eを、撮像素子100で代表させて説明する。
2 フォトダイオード
3 転送スイッチ
4 リセットスイッチ
5 蓄積容量
6 ソースフォロワアンプ
7 行選択スイッチ
8 垂直出力線
10 列回路
11 列回路群
12 水平読み出し線
13 水平走査回路
14 出力アンプ
100 撮像素子
106 アナログフロントエンド部
110 デジタル信号処理部
111 制御部
115 タイミング発生部
200 ノイズ補正回路
202 A/D変換部
203 補正処理回路
205 列方向加算平均回路
206 補正データ用メモリ
207 減算器
300 撮像装置
Claims (9)
- 光電変換を行う光電変換素子と、該光電変換素子で光電変換された電荷を蓄積する蓄積手段とを備える画素がマトリクス状に配置され、該画素のそれぞれに対して列毎に垂直出力線が接続され、該垂直出力線の出力が該垂直出力線ごとに設けられた列回路を介してそれぞれ水平出力線に接続される固体撮像素子を駆動する撮像システムであって、
前記画素から前記電荷を行毎に前記垂直出力線に対して出力する垂直出力手段と、
前記垂直出力線の前記列回路を介した出力を前記水平出力線に対して前記列毎に順次出力する水平出力手段と、
前記垂直出力手段および前記水平出力手段を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記画素からの電荷読み出しを行う読み出し動作の際には、前記垂直出力手段による前記電荷の前記垂直出力線に対する出力を実行させると共に、前記水平出力手段による該垂直出力線の出力の前記水平出力線に対する順次出力を実行させ、
前記水平出力線を介した前記固体撮像素子からの電荷の出力に先駆けて行われる前記列回路に起因する列ノイズを取得する列ノイズ取得動作の際には、前記垂直出力手段による前記電荷の前記垂直出力線に対する出力の実行を停止させて前記水平出力手段による該垂直出力線の前記列回路を介した前記水平出力線に対する順次出力を実行させる
ことを特徴とする撮像システム。 - 前記制御手段は、
前記列ノイズ取得動作の際に、前記垂直出力手段を制御して前記蓄積手段に蓄積された前記画素の前記垂直出力線に対する出力を停止させることで、前記垂直出力手段による前記電荷の前記垂直出力線に対する出力の実行を停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。 - 前記制御手段は、
前記列ノイズ取得動作の際に、前記垂直出力手段を制御して前記光電変換素子で光電変換された前記電荷の前記蓄積手段に対する蓄積を停止させることで、前記垂直出力手段による前記電荷の前記垂直出力線に対する出力の実行を停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。 - 前記制御手段は、
前記垂直出力手段および前記水平出力手段を制御して、前記列ノイズ取得動作を前記読み出し動作の前に行わせる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の撮像システム。 - 前記制御手段は、
前記画素に対する電荷の蓄積が行われる蓄積期間に、前記列ノイズ取得動作を実行する
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像システム。 - 前記制御手段は、
前記画素に対する電荷の蓄積が行われる蓄積期間の前に前記列ノイズ取得動作を開始させ、前記光電変換が行われる期間が終了する前に、該列ノイズ取得動作を終了させる
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像システム。 - 前記制御手段は、
前記固体撮像素子が前記画素からの電荷読み出し動作を連続的に行った後に前記画素に対する電荷の蓄積が行われる蓄積期間に移行する場合に、該蓄積期間の開始後に前記列ノイズ取得動作を開始させる
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像システム。 - 前記固体撮像素子は、前記列回路と共にCMOS構造によりオンチップで形成される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の撮像システム。 - 光電変換を行う光電変換素子と、該光電変換素子で光電変換された電荷を蓄積する蓄積手段とを備える画素がマトリクス状に配置され、該画素のそれぞれに対して列毎に垂直出力線が接続され、該垂直出力線の出力が該垂直出力線ごとに設けられた列回路を介してそれぞれ水平出力線に接続される固体撮像素子の駆動方法であって、
前記画素から前記電荷を行毎に前記垂直出力線に対して出力する垂直出力ステップと、
前記垂直出力線の前記列回路を介した出力を前記水平出力線に対して前記列毎に順次出力する水平出力ステップと、
前記垂直出力ステップおよび前記水平出力ステップを制御する制御ステップと
を有し、
前記制御ステップは、
前記画素からの電荷読み出しを行う読み出し動作の際には、前記垂直出力ステップおよび前記水平出力ステップを実行させ、
前記列回路に起因する列ノイズを取得する列ノイズ取得動作の際には、前記垂直出力ステップの実行を停止させて前記水平出力ステップを実行させる
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
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